Les bactéries explorent leur environnement aussi à partir des surfaces

Publié par Adrien le 06/05/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU

Trajectoire circulaire (vert) d'une bactérie E. coli (blanc) au voisinage d'une surface (vidéomicroscopie en champ sombre). La bactérie accomplie des réorientations (flèches rouges) sans toutefois quitter la surface. Echelle: 10 μm
En milieu liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), une population bactérienne est capable de se déplacer vers des conditions qui lui sont plus favorables. Pour ce faire, chaque bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire...) suit une "marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un déplacement...) aléatoire", faite de portions de chemins droits et d'événements très brefs de réorientation dont elle biaise la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...). Lorsqu'une bactérie E. coli s'approche d'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...), l'hydrodynamique la contraint à adopter une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) circulaire à quelques centaines de nanomètres au-dessus de la surface. La bactérie est piégée. Mais est-elle si contrainte que cela dans cette étape critique pour l'infection et la colonisation de nouveaux environnements ?

Pour répondre à cette question, une équipe de chercheurs spécialisés dans les développements de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) de l'IP2I et des chercheurs travaillant sur la nage des bactéries sur les surfaces du Laboratoire de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) et du Laboratoire de Géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la science qui...) de Lyon ont combiné leurs savoir-faire.


Courbe de la vitesse (On distingue :) (rouge) et de l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) de la trajectoire (bleu) en fonction du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Un évènement de réorientation (surlignage gris) s'accompagne d'une chute de vitesse qui précède la réorientation angulaire (panel de droite).
En décomposant la séquence du mouvement du corps de la bactérie modèle E. coli à très haute fréquence (La bande des très haute fréquence (very high frequency/VHF) est la partie du spectre radioélectrique s'étendant de 30 MHz à 300 MHz, soit de 1 à 10 m de longueur d'onde.) (500Hz) sur de longues durées (2s), on observe que la bactérie effectue des pauses de nage très brèves (100 ms). Pendant ces intervalles, le corps se réoriente, mais tantôt sa réorientation résultante est très faible, tantôt elle est extrêmement importante. Ainsi, ce comportement erratique permet, contre toute attente, aux bactéries piégées près d'une surface de s'affranchir de cette fatalité en se réorientant brutalement. Les bactéries peuvent alors explorer un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) plus vaste.

Référence:
Laurence Lemelle, Thomas Cajgfinger, Cao Cuong Nguyen, Agnès Dominjon, Christophe Place, Elodie Chatre, Rémi Barbier, Jean-François Palierne et Cédric Vaillant.
Tumble Kinematics of Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain....) Near a Solid Surface. Biophysical Journal (2020).
https://doi.org/10.1016/j.bpj.2020.03.024
Communiqué de presse (Un communiqué de presse est un document court envoyé aux journalistes dans le but de couvrir un événement.) sur le site d'Eurekalert (en anglais)
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